宇宙中有一種神奇的粒子，可以通過反應(yīng)堆運行釋放，雖然它們數(shù)量龐大，探測難度卻很大，號稱宇宙“隱形人”這就是反中微子。

電影劇照

探尋它們的蹤跡可以推測反應(yīng)堆的運行狀態(tài)、熱功率以及燃料組分。近日，原子能院研制出的一款探測原理裝置就為我們尋找宇宙“隱形人”提供了可能。

固體陣列反中微子探測原理裝置

這是國內(nèi)首個固體陣列反電子中微子(簡稱反中微子)探測原理裝置，關(guān)鍵指標(biāo)達國際同類裝置水平，可應(yīng)用于探測裂變反應(yīng)堆釋放出的反中微子，是對中微子探測技術(shù)應(yīng)用的初步探索，為后續(xù)建造更大規(guī)模陣列的探測器奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

中微子是組成自然界最基本的粒子之一，中微子及其反粒子共有6種，反應(yīng)堆釋放出的是其中之一——反中微子。反應(yīng)堆在運行過程中，燃料會持續(xù)裂變，其裂變產(chǎn)物多為不穩(wěn)定核素，平均每發(fā)生6次貝塔衰變后，會產(chǎn)生6個反中微子。一個熱功率為1GW(百萬千瓦)的反應(yīng)堆每秒釋放出的反中微子數(shù)目約為2×1020個。反中微子個頭小、不帶電，可自由穿過地球，質(zhì)量非常輕，與其他物質(zhì)的相互作用十分微弱，多數(shù)會“逃離”反應(yīng)堆堆芯，探測難度極大。

監(jiān)測反應(yīng)堆反中微子是國際原子能機構(gòu)(IAEA)推薦的核保障技術(shù)之一，可以推測反應(yīng)堆的運行狀態(tài)、熱功率以及燃料組分等，固體陣列反中微子探測器是國際上中微子探測技術(shù)應(yīng)用研究的熱門方向，許多國家和地區(qū)都在積極開展相關(guān)研究。原子能院核技術(shù)綜合研究所項目團隊在國內(nèi)首次開展了固體陣列反中微子探測裝置的系統(tǒng)性研究，通過能量、時間符合測量，大大降低了本底計數(shù)，解決了高本底計數(shù)下的小概率事件探測的難題。此外，團隊還研發(fā)了多路信號觸發(fā)與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，以及用于驗證反中微子事件甄別能力的多通道任意幅度-時間分布信號發(fā)生系統(tǒng)。

該項目隸屬原子能院長期基礎(chǔ)研究專項，未來，項目團隊將繼續(xù)擴大陣列規(guī)模，改進探測器結(jié)構(gòu)，對中微子探測過程中的本底進行更加深入地研究，建立精細(xì)物理模型，進一步降低本底并提高探測效率。